快照式光譜成像技術有哪些類型?
發布時間:2024-03-08
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快照式光譜成像技術有哪些類型?快照式光譜成像技術光譜采集與重構過程是怎樣的?下文對此作了詳細的介紹,對高光譜成像知識感興趣的朋友不妨了解一下!
快照式光譜成像技術有哪些類型?快照式光譜成像技術光譜采集與重構過程是怎樣的?下文對此作了詳細的介紹,對高光譜成像知識感興趣的朋友不妨了解一下!
快照式光譜成像技術的類型:
傳統快照式光譜成像技術主要有以下3類:
1.基于圖像分割方式的積分場(IFS)光譜成像技術、圖像映射(IMS)光譜成像技術、像素級濾光(MS-PPF)光譜成像技術、結構光場(SI-LF)光譜成像技術等。其通過將像面切割成多個小塊,對每一小塊像面由棱鏡、光柵或濾光片進行分光,然后將同一光譜通道的像面進行拼接或計算重構,得到高光譜圖像;
2.基于孔徑分割方式的復眼成像(MSI-TOMBO)光譜成像技術、像面分塊濾光(MS-ITF)光譜成像技術、多孔徑漸變濾光(SI-MALVF)光譜成像技術、多孔徑傅里葉變換(SHIFT)光譜成像技術等。其通過微透鏡或像移元件復制多個孔徑,對每一像面利用F-P濾光片、漸變濾光片、傅里葉干涉儀或二元全息光柵在不同波段下分光成像,然后進行光譜組合或計算重構,得到高光譜圖像;
3.基于光路分割方式的分束器(SI-BS)光譜成像技術、濾光片堆棧(SI-FS)光譜成像技術、圖像復分(IRIS)光譜成像技術等。其通過分束器將成像光束分成多路,每一路通過不同波段的濾光片分別成像,然后進行光譜組合,得到高光譜圖像。
快照式光譜成像技術光譜采集與重構過程:
傳統快照式光譜成像技術相當于拓展了光譜采樣單元,以空間換時間的方式增大了光譜采集效率,這使得在單位時間內入射光能量一定的情況下,到達單個探測器像元的光能量減小,從而導致信噪比下降。究其終因可以從兩方面進行分析:
1、光學系統設計與探測器性能;
2、光譜圖像的采集與重構方法。
探測器技術隨著半導體工藝的發展,其信噪比指標必然有所改善,即使如此,隨著光譜通道的增多,傳統快照式光譜成像技術在光學設計及結構上將更加龐大復雜,不利于系統穩定運行。因此根本的解決方法應從光譜圖像的采集與重構方式入手。
傳統快照式的光譜成像技術基于奈奎斯特-香農采樣定理,在空間與光譜維上進行均勻全采樣,為了得到高分辨率光譜圖像,需要對目標空間與光譜維度進行大規模測量。傳統快照式光譜成像技術中光譜的采集與重構過程如下:
1.光譜的采集
傳統光譜成像技術為了實現光譜采集,采用棱鏡、光柵或窄帶濾光片分光,得到一系列不同波長的窄帶光譜,為了實現單次曝光采集,傳統快照式光譜成像技術通過拓展采集焦面進行光譜采集,從而導致單位時間內入射至單個像素的能量小,信噪比低;
2.光譜的重構
傳統光譜成像技術對空間信息與光譜信息均勻采樣,忽略了目標的光譜稀疏特性,因而在滿足高光譜分辨率的同時,犧牲了空間分辨率和信噪比。
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